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技术专栏

使用放散式高温制作耐火材料

编辑:郑州荣盛   分类:技术专栏  发布:2017-01-19   浏览:

   在目前应用的各种不同类型的耐火材料中使用最广泛的为一般组成的莫来石xSiO2-yAl2O3,其中莫来石含量为当前采用自扩散式高温合成方法有可能制成此类组成的莫来石。采用自扩散式高温合成法制造的SiC和Al2O3基耐火材料从实践的角度来看,为了制造建筑用的不同产品,特别愿意选择混合物的自扩散式高温合成方法,其组成中包括SiO2,因为它是大多数天然原料和建材废料的基本组成部分。根据耐火材料的用途和工作条件的不同,以及在自扩散式高温合成的制度下,必须有根据地选择原料组份。对于含有二氧化硅、三氧化二铝和碳黑的混合物以燃烧法进行合成时,主要取决于原料试剂的重量百分比、粒度,以及按下式进行燃烧的条件:燃烧最终产物可能为:莫来石、三氧化二铝、刚玉(洛氏硬度约为90)和坚硬碳化硅颗粒,后者为燃烧时相应组份发生反应的产物。在高温下进行工作及受到侵蚀性介质作用的条件下,碳化硅可以提高复合材料的抗冲刷性和抗侵蚀性。碳化硅颗粒也具有较高的硬度(30000GPa)。碳化硅耐火材料也具有较高的电导率、热导率、抗热震性和抗磨损性。该材料不被有色金属润湿,具有较高的常温机械强度和高温机械强度,能较好地抗酸性渣的侵蚀。这一性能及加热时不与硅酸铝类耐火材料发生反应,对于冶金及自扩散式高温合成技术来说,碳化硅耐火材料是制造各种复合材料的最有发展前途的材料。

 

   当有一定残存数量的未参与反应的碳黑存在时,可以于650℃进行退火30min使之消除。对冶金炉及焦炉等热工窑炉进行筑炉或维修时,最适宜的砌筑胶泥及涂抹料为克分子比SiO2∶Al∶C=5∶3∶1的复合材料混合物。此种涂抹料配料的独特性能为:它与材料发生化学反应时析出大量的热量,能使砖砌体牢固地粘结成为一个整体结构。就化学成分、物理机械性能及热工性能而言,所形成的砖缝的性能与炉衬砖的性能近似。各种料在球磨机中混合4h.研磨球体的材质为陶瓷球。在所有的情况下,SiO2/Al/C的克分子比均为5/3/1,而在方案2中还研究了配料的不同化学计量组成的影响。混合之后,利用电子显微镜在不同的放大倍数下研究了制备好的料的质量。

   根据峰值的状态可以评估所研究的原料混合物中发生的过程。通常认为,在吸热过程中微分曲线为下垂的零位线,而在放热过程中的该曲线为上升的零位线。吸热过程可表示混合物的干燥和所研究组份的熔化。放热过程通常与组份的氧化及析热的自扩散式高温合成反应有关。热效应可用与试样转化的热效应成正比的面积及与热导率成反比的面积、振幅、热效应开始的温度、其最大值及终止值来表示。峰值的形式取决于加热速度(慢速加热时,峰值为圆形而且较宽,快速加热时为尖锐形),以及取决于所用材料的数量(数量少时峰值则呈光锐形)。

 

   按照差热分析曲线来确定过程的热效应的准确值是困难的,因为受到曲线走向的不同因素的影响。因此,为对混合物试样的质量水平做比较,该方法是方便的。差热分析的主要缺点是测定结果受到仪表的结构及试样准备条件的制约,因而用数量表示所研究的过程是困难的。通过在空气中将试样加热至1000℃,并随后测定其强度和重量变化的方法来评估耐火材料的抗氧化性。自扩散式高温合成反应的实施试验表明,通过燃烧的方法进行合成只有在温度约高于2000K时才能达到稳定。在所有的情况下,保证燃烧法合成达到稳定的最简便的方法是利用外界能源来预热混合物以提高燃烧温度。

 

   结论有效的高温材料和隔热材料的生产和合理的应用,可以保证降低热工窑炉结构用材料的消耗量和散热损失。因此,为了制造耐火材料和隔热材料,特别注意到由SiO2、Al2O3和碳黑组成的细粉混合物。为了制造优质材料,开展了一系列的研究工作,从而对原料细粉组成的选择及制品的质量进行评估。本课题的科研工作是在为创立陶瓷材料的透气性结构,以制造供净化液体和气体、保温材料和耐火材料用新一代构件的物理化学规律性的框架内进行。

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